CN105583727B - 研抛磨头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研抛磨头，包括公转机构和滑动式卡接在公转机构上的自转机构，所述自转机构的自转轴线偏离所述公转机构的转动轴线；所述自转机构包括安装在底部的研抛盘；所述研抛磨头还包括与自转机构连接、用于稳定抛光压力的气动恒压装置。实施本发明，采用行星运动的结构方式，通过自转、公转的电机运动，实现任意转速比的调节；同时采取内部气压调节，获得稳定输出的抛光压力，进而增强了对加工工件表面形状变化的自适应性。由于研磨的自适应性提高，只要对应调节好研磨的参数，就能够适应不同的研磨要求，从而提高了研磨的效率；并且在研磨的时候通过自转、公转的配合以及气压的稳定调节，实现了提高去除函数的稳定性的效果。

Description

研抛磨头

技术领域

本发明涉及光学镜片加工技术，更具体地说，涉及一种研抛磨头。

背景技术

在现代的光学镜片加工技术中，一般会使用研磨机器来进行加工。而现有的研磨机器在加工的过程中存在研抛效率较低、去除函数不稳定的问题，尤其是配合机器人工作的时候，难以对大口径非球面镜片进行局部修抛的工作。

而在整套的光学镜片加工设备中，对于上述的研抛效率、去除函数稳定性影响最大的，则是末端执行器——研抛磨头，其机械结构、运动方式、加压方式、磨盘大小，偏心距等参数直接决定了研磨抛光系统的去除函数、工作效率及加工精度。

为了能够克服现有研磨加工中存在的问题，有必要对研抛磨头进行改良。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的光学镜片加工技术中，存在研抛效率较低、去除函数不稳定的问题，提供一种研抛磨头，以克服上述缺陷，适应大口径非球面镜片进行局部修抛的工作。

本发明解决上述问题的方案是，构造一种研抛磨头，包括公转机构和滑动式卡接在公转机构上的自转机构，所述自转机构的自转轴线偏离所述公转机构的转动轴线；所述自转机构包括安装在底部的研抛盘；所述研抛磨头还包括与自转机构连接、用于稳定抛光压力的气动恒压装置。

本发明的研抛磨头，所述公转机构包括公转电机，所述公转电机与公转外壳内的转动部件传动连接，所述转动部件上开设有偏心导轨，所述自转机构滑动式卡接在所述偏心导轨上。

本发明的研抛磨头，所述公转机构还包括与公转电机轴向传动连接的减速器，所述减速器还与联轴器连接，联轴器带动主动同步带轮转动，主动同步带轮通过同步带带动被动同步带轮转动，被动同步带轮还与公转外壳内的转动部件传动连接。

本发明的研抛磨头，所述自转机构包括自转电机和与自转电机传动连接的滚珠花键，所述滚珠花键底部通过球铰或者万向节连接研抛盘。

本发明的研抛磨头，所述自转机构还包括与自转电机轴向传动连接的减速器，所述减速器通过伸缩万向节与滚珠花键传动连接。

本发明的研抛磨头，还包括固定在滚珠花键与研抛盘之间的压力传感器。

本发明的研抛磨头，还包括围设在自转机构外、用于储存研磨液的研磨液存储装置。

本发明的研抛磨头，气动恒压装置包括气缸，所述气缸与自转机构连通。

本发明的研抛磨头，所述气动恒压装置还包括与自转机构连接的力矩传感器、位移传感器。

实施本发明的研抛磨头，具有以下的有益效果：采用行星运动的结构方式，通过自转、公转的电机运动，实现任意转速比的调节；同时采取内部气压调节，获得稳定输出的抛光压力，进而增强了对加工工件表面形状变化的自适应性。由于研磨的自适应性提高，只要对应调节好研磨的参数，就能够适应不同的研磨要求，从而提高了研磨的效率；并且在研磨的时候通过自转、公转的配合以及气压的稳定调节，实现了提高去除函数的稳定性的效果。

附图说明

以下结合附图对本发明进行说明，其中：

图1为安装有本发明研抛磨头的研磨系统示意图；

图2为本发明研抛磨头运动原理图；

图3为本发明研抛磨头的整体结构示意图；

图4为本发明研抛磨头的自转机构的结构示意图；

图5为本发明研抛磨头的公转机构的结构示意图；

图6为本发明研抛磨头的气动恒压装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的研抛磨头，在磨头的结构上采用公转加上自转的行星式结构，有很强的局部面形误差修正能力以及均匀修抛、环带面形误差修正的能力；同时还结合气压调节的方式，精确控制修抛压力，提高了去除函数的稳定性。

以下将结合附图以及具体的实施方式，对本发明进行详细的说明。

如图1所示为安装有本发明研抛磨头的研磨系统示意图，整个研磨系统以研抛磨头为核心，通过控制柜对研抛磨头的研磨动作进行控制，主要是控制公转和自转中的各个参数。同时研抛磨头还与带有气动控制装置的气源相连，由气源提供研磨过程中所需要的恒压动力输出效果。

而上述的控制柜对于研抛磨头的控制原理图如图2所示。研抛磨头的转动部分包括公转机构100和自转机构200。自转机构200除了绕自身中心轴线进行自转之外，还绕着公转机构100外围进行转动，形成行星运动模式。在自转机构200的底部通过球铰210或者万向节连接一个研抛盘300。当自转机构200绕自身的轴线进行旋转的时候会带动研抛盘300一起转动；同时，公转机构100带动自转机构200旋转至作为研磨对象的光学零件400的不同位置上，由转动中的研抛盘300按照去除函数对光学零件400的表面进行加工。而为了实现调节自转机构200的位置，在公转机构100上还设有偏心调整装置110，通过偏心调整装置110，调整自转机构200距离公转轴线的距离。

具体的，研抛磨头的结构如图3所示。公转机构100主要由公转电机101 带动公转外壳102进行转动，而自转机构200则活动式的卡接在公转外壳102 上，并且自转机构200的自转轴偏离公转电机101的转动轴心。在公转外壳 102上开设有偏心距调节导轨，自转机构200可沿该偏心距调节导轨调节位置。在该研抛磨头上，还安装有研磨液存储装置600，其内部装有研磨液，供研抛盘300 转动的时候使用。在本发明中，自转机构200主要由自转电机201以及与自转电机201通过伸缩万向节相连的滚珠花键202组成，自转电机201 选用高性能交流同步伺服电机，并具有抱闸功能，能够实现稳定的转速控制。滚珠花键202将来自于自转电机201的动力转换成适合研抛盘300 使用的转动效果。

为了更清楚地说明本发明的中的每一个部件的运动方式，以下对公转机构、自转机构以及气动装置进行分别说明。

如图4所示为自转机构200的结构示意图。自转机构200包括自转电机 201，自转电机201与一个自转减速器203直接相连接，自转减速器203用于提高自转电机201的驱动力；自转减速器203通过伸缩万向节204与滚珠花键202进行传动连接。伸缩万向节204主要用于实现偏心距调节功能，即，无论研抛盘300在哪个位置进行转动研磨，自转电机的转动都能够传送到研抛盘300上。伸缩万向节204的顶端连接在自转减速器203上，底端连接在自转主轴205上。自转主轴205与滚珠花键202相连，滚珠花键202将输入的转动转换成适合研抛盘300的转动模式。在滚珠花键202的底端，则通过万向轴或者球铰连接研抛盘300。较佳的，在研抛盘300和滚珠花键202之间还设置有压力传感器207，在研磨的时候，研抛盘300所受到的压力会被压力传感器207所检测到，从而反映出当前的研磨效果。较佳的，在滚珠花键202的四周，沿纵向设置多根导轨206，在滚珠花键202的外侧固定有导轨206的导轨穿接板，导轨穿接板上对应于每一根导轨206的位置开设有通孔，使得导轨206能够穿过该通孔，当滚珠花键202调整位置的时候，在导轨的作用下能够保持其轴线的方向与导轨206相一致。

当按照该图4的结构实施自转机构的时候，将按照以下的方式进行工作：实现调节研抛盘300在光学镜片上的位置，由于有导轨的引导，能够保证自转过程中的轴向稳定。而又由于有伸缩万向节204的作用，不管移动的位置如何，总能保持滚珠花键202与电机之间的传动连接。位置调整完成后，自转电机201启动，经过自转减速器203的调整，产生具有较大驱动力的转动效果，然后通过伸缩万向节204将这些传动效果传送到滚珠花键202上，经过滚珠花键202的调整，将转动效果转换成时候研抛盘300工作的转动效果，使得研抛盘300能够对光学镜片进行加工。

另一方面，研抛磨头的公转机构100的结构如图5所示。公转机构100 包括公转电机101以及由公转电机101带动的公转外壳102。具体的，公转电机101通过公转减速器103连接到联轴器104上。公转减速器103将公转电机101的转动降速，以提高转动的驱动力。公转减速器103还与联轴器104 连接，联轴器104用于将公转电机101的轴心与公转外壳102内的转动部件进行传动连接。具体的传动连接方式是：联轴器104带动主动同步带轮105 转动，主动同步带轮105通过同步带带动被动同步带轮106转动，当被动同步带轮106转动的时候，带动轴承，产生旋转的效果，从而带动自转机构移动到光学镜片的不同位置上。而为了实现以上的效果，必须要让自转机构的轴线偏离公转的中心，因此，在公转外壳102内的转动部件上开设有偏心导轨107，使得自转机构能够在该偏心导轨107的引导下，调整位置。

若直接按照以上的行星运动方式，研抛盘300与镜面的接触更多的偏向于刚性接触，很容易出现研磨不稳定的情形。为此，本发明引入气动恒压装置，以实现研磨效果的稳定。

气动恒压装置如图6所示，磨头中安装有高精度气动调压比例阀、储气罐、低摩擦气缸501等配件，并通过高精度的力矩传感器503、位移传感器 502、压强传感器作为压力反馈，可以实现研抛压力的快速、稳定控制。力矩传感器503、位移传感器502等检测设备检测当前的研磨速度、位置等参数，反馈给控制系统后，控制系统将调成气缸501连通至自转机构的气体量，从而实现研抛压力的快速、稳定控制。

本发明的研抛磨头，具有以下的有益效果：采用行星运动的结构方式，通过自转、公转的电机运动，实现任意转速比的调节；同时采取内部气压调节，获得稳定输出的抛光压力，进而增强了对加工工件表面形状变化的自适应性。由于研磨的自适应性提高，只要对应调节好研磨的参数，就能够适应不同的研磨要求，从而提高了研磨的效率；并且在研磨的时候通过自转、公转的配合以及气压的稳定调节，实现了提高去除函数的稳定性的效果。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种研抛磨头，其特征在于，包括公转机构(100)和滑动式卡接在所述公转机构(100)上的自转机构(200)，所述自转机构(200)的自转轴线偏离所述公转机构(100)的转动轴线；所述自转机构(200)包括安装在底部的研抛盘(300)；所述研抛磨头还包括与自转机构(200)连接、用于稳定抛光压力的气动恒压装置；

所述自转机构(200)包括自转电机(201)和与所述自转电机(201)传动连接的滚珠花键(202)，所述滚珠花键(202)底部通过球铰或者万向节连接研抛盘(300)；

所述自转机构(200)还包括与自转电机(201)轴向传动连接的自转减速器(203)，所述自转减速器(203)通过伸缩万向节(204)与滚珠花键(202)传动连接；

在滚珠花键(202)的四周，沿纵向设置多根导轨(206)，在滚珠花键(202)的外侧固定有导轨穿接板，导轨穿接板上对应于每一根导轨(206)的位置开设有供导轨(206)穿设的通孔。

2.根据权利要求1所述的研抛磨头，其特征在于，所述公转机构(100)包括公转电机(101)，所述公转电机(101)与公转外壳(102)内的转动部件传动连接，所述转动部件上开设有偏心导轨(107)，所述自转机构(200)滑动式卡接在所述偏心导轨(107)上。

3.根据权利要求2所述的研抛磨头，其特征在于，所述公转机构(100)还包括与公转电机(101)轴向传动连接的公转减速器(103)，所述公转减速器(103)还与联轴器(104)连接，所述联轴器(104)带动主动同步带轮(105)转动，所述主动同步带轮(105)通过同步带带动被动同步带轮(106)转动，所述被动同步带轮(106)还与公转外壳(102)内的转动部件传动连接。

4.根据权利要求1所述的研抛磨头，其特征在于，还包括固定在滚珠花键(202)与研抛盘(300)之间的压力传感器。

5.根据权利要求1所述的研抛磨头，其特征在于，还包括围设在所述自转机构(200)外、用于储存研磨液的研磨液存储装置(600)。

6.根据权利要求1所述的研抛磨头，其特征在于，所述气动恒压装置包括气缸(501)，所述气缸(501)与自转机构(200)连通。

7.根据权利要求6所述的研抛磨头，其特征在于，所述气动恒压装置还包括与自转机构连接的力矩传感器、位移传感器。